Karanlık Madde Aksionlarını Taklit Eden Yarı Parçacıklar Keşfedildi

Evrenimizin gizemlerinden biri karanlık enerji ve maddedir. Varlığı net olarak bilinmeyen aksionlar, karanlık madde için düşünülen parçacıklardan biridir. Araştırmacılar, karanlık madde aksionlarını taklit eden kuasi parçacıkları keşfettiler. Detaylar yazımızda.

A- A+

29.10.2019 tarihli yazı 6471 kez okunmuştur.

Enerji Madde Aksion Kuantum Kuansi Elektrik Alan Manyetik Alan Elektron

Bilim insanları, aksion adı verilen varsayımsal atom altı parçacıklara benzer bir katı madde tespit ettiler. Kuantum renk dinamiğindeki simetri kırılmasından dolayı oluşan kuvvetli CP sorununu çözmek için Peccei-Quinn teorisi tarafından 1977 yılında öne sürülen kurumsal temel parçacık aksion olarak biliniyor. Aksionlar, mili-elektronvolt (eV) aralığında küçük bir kütleye sahip olan ve onları bir elektrondan 500 milyon kat daha hafif yapan hipotetik (varsayıma dayanan) parçacıklardır.

Aksionlar temel parçacıklar olarak mevcutsa, kozmosta karanlık madde olarak gizli bir madde biçimi oluşturabiliyorlar. Bilim insanları yer çekimi sayesinde karanlık maddenin varlığını biliyorlar. Ancak tam olarak ne olduğu açıklanamıyor. Aksionlar bir olasılıktır, henüz kimse parçacıkları bulamadı.

► İlginizi Çekebilir: Bilimin En Büyük Deneyi - CERN

Aksiyonların varlığı ve belirli bir aralıkta düşük kütleye sahip olması, aksiyonların soğuk karanlık maddenin bir bileşeni olduğunun göstergesidir. Kristal içerisinde değişen yoğunlukta elektromanyetik yük dalgası oluşuyor. Bu dalga hareket ettiğinde matematiksel olarak bir aksiona eşdeğerdir.

Fizikçi Johannes Gooth ve meslektaşları yaptıkları açıklamada, katı kristalin içinde bulunan aksion denilen atom altı parçacıklara matematiksel olarak benzediğini belirtiyorlar.

Evrenin kütlesinin %80’i bilim insanlarının doğrudan gözlemleyemediği maddelerden oluşuyor. Evrenin unsurlarını bir arada tutmak için, karanlık madde evrenin yaklaşık %80'ini oluşturmalıdır. Karanlık madde olarak bilinen bu tuhaf bileşen ışık veya enerji yaymıyor.

Kristalin içerisindeki aksion analogları, kuasipartiküldür. Katı hal fiziğinin önemli kavramlarından olan kuasipartiküller, bir ortamda parçacık gibi davranıyorlar. Kuasipartiküller, katı bir madde içindeki elektronların koordineli olarak çarpması sonucu ortaya çıkmaktadır.

► İlginizi Çekebilir: Hall Olayı Ve Kullanım Alanları

Viyana Teknik Üniversitesi Katı Hal Fiziği Enstitüsü'nden Profesör Silke Bühler-Paschen, "Kuasipartiküller geleneksel anlamda parçacıklar değil, birçok etkileşen parçacıktan oluşan bir sistemin uyarımlarıdır. " diye açıklıyor. Bir anlamda, sudaki bir dalgaya benziyorlar. Dalga bir su molekülü değildir, birçok molekülün hareketine dayanıyor. Dalga ileriye doğru hareket ettiğinde, bu olay sudaki parçacıkların bu hızda hareket ettiği anlamına gelmiyor. Su moleküllerinin kendileri değil de dalga formundaki uyarımları yayılıyor.

Yapılan yeni çalışma, kuasipartikül formunda denklemlerin ötesinde bir ömre sahip olduğunu ilk kez ortaya koyuyor. Araştırmacılar, Weyl fermiyonu olarak bilinen parçacıklar, kütlesiz gibi davranan bir tür kuasipartikül barındıran bir materyalle çalışmalara başladılar. Weyl fermiyonları, elektronlar arasında güçlü etkileşime sahip malzemelerde keşfedildi. Hafif parçacıklar gibi, kütleye sahip olamayıp yine de çok yavaş hareket ediyorlar. Ancak bu parçacıklar kendi başlarına hareket edemiyor. Sadece katı bir malzeme içinde kuasipartikül olarak bulunuyor. Malzeme soğutulduğunda, Weyl fermiyonları yerine kilitlenerek bir kristal oluşturuyor. Böylece elektronların yoğunluğu, düzenli bir şekilde değişiyor. Bu da daha az elektrona tekabül eden çukur noktalarını ve daha fazla elektrona karşılık gelen tepe noktalarını oluşuyor.

Kristalde paralel elektrik ve manyetik alanlarının uygulanması dalganın hareket etmesine neden oldu. Araştırmacılar, bunun bir aksiyonun matematiksel eşdeğeri olduğunu söylüyorlar. Elektrik akımını kristalin içinden ölçtüler. Araştırmacılar, elektrik alan kuvvetini artırdıkça, elektrik akımı da yükseldi.

Malzemenin tam olarak beklentilerini karşıladığını söyleyen Gooth ve ekibi, manyetik alanın yönünü elektrik alanıyla ters orantılı olacak şekilde değiştirince, akım da azaldı.

Kaynak:

►sciencenews.org
►phys.org
►space.com
►sciencedaily.com